Instrumentação

para Medição

M. Teresa Restivo

Blocos de um sistema de medição

Bloco deEntrada

Bloco Condicionamento e transmissão de sinal

Bloco deSaída

Sensor/transdutor/ S transdutores

Pontes de Medição, Modeladores, Desmodeladores, Conversores, Filtros, Alimentação, …, cabos!!!!

Sistemas de aquisição,Multímetros, Sistemas de monitorização e registo, Displays,…

M. Teresa Restivo I&M 2014/15

Sensor?

Elemento de um sistema de medição que é diretamente submetido ao fenómeno, corpo ou substancia que fornece a grandeza a medir

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Transdutor?

Dispositivo, usado na medição, que faz corresponder a uma grandeza de entrada uma grandeza de saída segundo uma lei determinada

M. Teresa Restivo I&M 2014/15

Vamos trabalhar todos?

Que elementos conhecemos que estejamrelacionados com Instrumentação para Medição, e como estão?

Vamos fazer uma síntese usando um mapaconceitual sobre

Instrumentação para MediçãoM. Teresa Restivo I&M 2014/15

Instrumentation for Measurement

MeasurementPhysical quantities

sensorscondicioning

& transm. sinal

velocity

displacement

strain

temperature

filter

amplifier

counterosciloscope

multimeter

examples

example.

To control examples

Measuring bridgePower source

Data reading, visualization and

reccording

Data acquisitionsystem

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Sensibilidade de um sistemade medição

Sistema medição

Mensuranda - x Saída - y

É dada pela variação da sua saída em função da variação da sua entrada (ou da variação do estímulo)

y = f (x)

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Sensibilidade de um sistemade medição

A Sensibilidade de um sistema de medição é dada pelo produto das sensibilidades de cada um dos seus elementos, quandoa saída é uma funçãocomposta da entrada

y = f (x)z = g (y)

ST = S1 * S2

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Sensibilidade de um sistemade medição

Elemento do sistema medição 1

Mensu-randa x

(Saída /entrada) y Saída z

z = g (y)y = f (x)

Dy = f’ (x) Dx Dz = g’ (y) Dy

Elemento do sistema medição 2

M. Teresa Restivo I&M 2014/15

Sensibilidade de um sistemade medição

Mensu-randa x

(Saída /entrada) y Saída z

z = g (y)y = f (x)

Dz = g’ (y) . f’ (x) Dx

Elemento do sistema medição 2

Elemento do sistema medição 1

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Sensibilidade de um sistemade medição

Mensu-randa x

(Saída /entrada) y Saída z

z = g (y)y = f (x)

S = Dz / Dx = g’ (y) . f ’ (x) = S1 . S2

Elemento do sistema medição 1

Elemento do sistema medição 2

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Sensibilidade de um sistemade medição - exemplo

z = g (y)y = f (x)

R = R0 (1+aT)R (W)

T (oC)-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

DV

/V0

DR/R

Função de transferência de uma ponte de medição

Wheatstone Bridge Transfer Function

DV = V0 (DR/ (4R+2DR))

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Função de Transferência e sensibilidade do sistema de medição

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

0,10

-110 -60 -10 40 90 140 190 240

DV (V)

Dt (0C)

Função de Transferência do sistema de medição

Sistema equilibrado (saída nula pra a temperatura 0oC)

DV = V0 (R0aT)/(4R0+4R0aT+2R0aDT)

Sensibilidade S= dV/dT

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Sensibilidade de um sistemade medição – ainda

DV

S = DV/DT= S1 . S2 . G

Elemento do sistema medição 1

Elemento do sistema medição 2

DVRTG

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Grandeza de Influência

A Grandeza que, numa medição direta, não afeta a grandeza a medir mas afeta a relação entre a indicação e o resultado da medição

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Grandeza de Influência

y = f (x, T, P, e, …)

Dy = fx’(x) Dx + fT’ DT + fP’ DP + f e’ D e

Dy=(fx/Dx)Dx+(fT/DT) DT+(fP/DP) DP+(fe/De) D e +...

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Grandeza de Influência

São então fontes de erros!

Exemplos?????

Dy=(fx/x)Dx+(fT/T) DT+(fP/P) DP+(fe/e) D e +...

M. Teresa Restivo I&M 2014/15

M. Teresa Restivo I&M 2013/14

Grandeza de Influência - exemplo

sensor

DV

Os cabos, os equipamentos, …, vão também sentir o efeito das variações Tambiente! ex: RcabosTa ± DR com variações de Ta!!!!

T

Ta±DTTa±DT

Grandeza de Influência

Como minimizar? Há duas possibilidades

Métodos de “compensação”: minimizar as derivadas parciais…que influenciam no resultado final

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Controlo rígido de condições de medição – labs de calibração, por exemplo!

Grandeza de Influência

Dy=(fx/x)Dx+(fT/T) DT+(fP/P) DP+(fe/e) D e +...

Recurso a métodos de “Compensação) -minimização

OU

Labs comcondições ideais

M. Teresa Restivo I&M 2014/15

Minimizar efeitos das

grandezas de influência

Fontes de erro!!!!